ההשפעה של שיטות הפעלה על איכות וביצוע של פחמן מופעל

מבוא: מדוע שיטת הפעלה Defines הפעילה ביצועי פחמן

פחמן מופעל נשאר אחד המודעות הנפוצים ביותר בכל טיפול במים, טיהור אוויר, עיבוד גז תעשייתי, ושיקום כימי.הביצועים שלו נשענים על שטח משטח גבוה במיוחד, רשת פוירה מפותחת היטב, והטבע הכימי של פני השטח פחמן, תכונות אלה אינן טבועות בחומרים פחמן, כגון פחם, קוקוס, עץ, אוט הם נוצרים ותפקוד כימי של מערכת ההפעלה המתאימה ביותר, כמו תהליך יעיל של פחמן, ותפקוד פיזי, כמו פונקציונליות יעילה, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, ומעבדים סטנדרטי, הוא לא מתאים, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, ומעבדה, כמו פחמן, ומעבדה, כמו פחמן, הוא לא מתאים, כמו פחמן, כמו פחמן, או ריצה פיזית, הוא יעיל, או ריצה פיזית, כמו פחמן, או ריצה פיזית, או ריצה, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, הוא לא מתאים, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, או ריצה פיזית, הוא לא יכול לפעול באופן ישיר, ציוד יעיל, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, כמו פחמן, יעיל, יעיל, חומרים יעילה, חומרים יעילה

שתי דרכי הפעולה הראשוניות: פיזיות לעומת כימיקלים

כל שיטות ההפעלה חולקות מטרה משותפת: לפתח פורוזיות וליצור אזור משטח פנימי נרחב בתוך מבשר פחמן.זה מושג על ידי הסרת אטומי פחמן מסודרים פחות ו פתח סגור pores. שתי הגישות הבסיסיות - הפעלה פיזית (נקראת גם הפעלה תרמית או גז הפעלה) והפעלה כימית - להשתמש מנגנונים שונים תשואות מופעלות עם ארכיטקטורות נפרדות ומאפיינים כימיים.

פעילות גופנית

הפעלה גופנית היא תהליך של שני שלבים.השלב הראשון, פחמן, כרוך חימום חומר הגלם באווירה אינרטית (חנקן חנקן או argon) לטמפרטורות סביב 400-800 מעלות צלזיוס כדי להנעיט מרכיבים תנודתיים וליצור כריז עם מבנה סרדימנטי של אטומים, השלב השני הוא שלב ההפעלה בפועל, שבמהלכו ה- char נחשף לגז מחמצן - בדרך כלל, או לטמפרטורות פחמן CDre- בדרך כלל, בדרך כלל, כדי לתקן את קצב הנשימה.

(FLT:0Steam הפעלהFLT:1) ממשיך דרך התגובה C + H2O CO + H2. תגובה זו היא אנדרמימית ויוצרת pores החל micropores (פחות מ 2 nm) למזכרים (2–50 nm Steam) לפחמי פחמן המופעלים על ידי זרז רחב יותר, מה שהופך אותם מתאימים ליישומים הדורשים הן מולקולות גבוהות יותר והן למולקולות גדולות יותר, כגון פחמן מקודמות גז.

(FLT:0)CO2 הפעלהFLT:1 בעקבות התגובה C + CO2 2CO. כי CO2 יש קוטר מולקולרי גדול יותר H2O, הוא מטבוליט לאט יותר לתוך ממטריקס פחמן, המוביל ליצירה אחידה יותר מבוקרת של מיקרו-פוחיות. CO2 הפעלה משמשת לעתים קרובות כאשר מוצר מיקרו-קידוד גבוה עם התפלגות בגודל פואר נדרש, לדוגמה באחסון מימן או מתאן.

הפעלה גופנית מייצרת בדרך כלל פחמן מופעל עם כוח מכני גבוה, תוכן אפר נמוך, משטח כימי יציב - תכונות כי הם מוערכים במיוחד בטיהור גז תעשייתי, התאוששות ממס, ובקרת פליטה evaporative רכב.

הגשמה כימית

הפעלה כימית משלבת פחמן והפעלה לתוך צעד אחד על ידי פיזור חומר הגלם עם סוכן כימי לפני טיפול חום. הפעולות הכימיות כסוכן מדהה וזרז ליצירת חשמל, המאפשר שימוש בטמפרטורות נמוכות יותר (בדרך כלל 450-900 מעלות צלזיוס) וזמני עיבוד קצרים יותר.הסוכנים הכימיים הנפוצים ביותר הם חומצה זרחנית (H3PO4), כלוב (nZR) ו-Clice OHS) ומאפיינים ספציפיים של פני השטח.

(FLT:0) הפעלת חומצה זרחנית הפעלה FLT:1 משמש נרחב עבור ליגנולקולוסיים כגון עץ וראו תעשייתי.החומצה מקדמת התייבשות, depolymerization, וארוחת המבנה של תאולוזית (בקיצור של חומצות חמצן) במהלך טיפול תרופתי, גם צורות חומצה זרחן phosphoric וכתוצאה מכך phosocic חומצה חשמלית גבוהה יותר (מריצה) מכילות פחמן (מפסת) ו-Ricial) המכילהחומרים של תרכובות פחמן (מסוג של תרכובות) ו-Ricial של תרכובות) באופן קבועות פחמן (Ricial) לאחר מכן, לאחר טיפול.

(FLT:0)Zinc chloride הפעלה של 1FLT:1) פועל גם כסוכן ממתין על ידי קליטת מים ששוחרר במהלך פיזור המבשר.זה יעיל עם עץ, אפונה, ומבשרי פחם. ZnCl2 פועל מניב פחמן עם מבנה מיקרו-אנתרופולוגיה מפותח היטב ושטח גבוה, אם כי הכוח המכאני הוא לעתים קרובות נמוך יותר מאשר זה של שימוש פיזיקלי של שימוש באבקים ירד עם אבץ'אבסטרד.

(FLT:0)Potassium hydroxide הפעלה FIRLT:1) היא השיטה הכימית האגרסיבית ביותר ומסוגל לייצר אזורים על פני השטח גבוה מעל 3000 m2 /g. התגובה בין KOH לפחמן בטמפרטורות מעל 700 מעלות C מייצרת חומרים אשלגן מתכתי אשלגן אשלגן אשלגן אשלגן אשלגן ו אשלגן כי intercalate לתוך מחסני פחמן ולהרחיב את המבנה, יצירת כמויות עצומות של micropores ו- meops קטן הוא דורש פעולות פחמן גבוהה עבור בקרת פחמן גבוהה של פחמן גבוהה של תפקודים מתקדמים.

פעילות כימית מייצרת בדרך כלל פחמן עם התפלגות בגודל הומוגני יותר ותשואות גבוהות יותר של מיקרו-פורוסיות בהשוואה להפעלה פיזית.עם זאת, סוכנים כימיים המשתנים יכולים לשנות את הכימיה של פני השטח, ואם הוסרו באופן לא שלם, יכולים להציג פונקציונליות לא רצויה או רעלנים לתוך המוצר הסופי.

פרדוקס איכות קריטי השפיע על ידי הפעלת

יעילותו של ציון פחמן מופעל ביישום נתון היא לכמת על ידי מספר פרמטרים מרכזיים, אשר כולם מושפעים ישירות על ידי שיטת ההפעלה ותנאי תהליך.

(FLT:0) שטח פני השטח (בטוב, N2 מודעות) : FLT:1 שטח פני השטח הפנימי הכולל של מסה יחידה, בדרך כלל נמדד על ידי השיטה ברונר-קיסר (ב) באמצעות מודעות חנקן ב 77 K. הפעלה גופנית עם קיטור או CO2 בדרך כלל משיגה 800-1400 מ"ר / g, בעוד הפעלה כימית יכולה להגיע 1500–3500 m / 2g ביצועים טובים יותר; לא תמיד מבטיח שטח גבוה יותר.

(FLT:0) הפצת גודל גודל: FLT:1 מופעל פחמן מכיל מגוון של גדלים פוגרים (מילימטרים מתחת 2 nm) הם חיוניים עבור מודעות או שילוב מולקולות קטנות כגון גזים ותרכובות אורגניות תנודתיות (Voltatile) יכול להקל על דיפוזיה לייצר מולקולות גדולות יותר כמו צבעים וחומצות לחות (R) לעתים קרובות יכול לייצר microOHCres) רחב יותר כמו Cvs) כדי להפעיל את זהה של microOHV.

(FLT:0) הרדנות וההתנגדות לשחיקה: ההרחבה 1 (ביישומים קבועים), פחמן חייב לעמוד בלחץ מכני.הפעלה גופנית מניבה בדרך כלל חלקיקים חזקים יותר, כי תהליך ההקצאה מבטל באופן סלקטיבי את הפחמן הפעיל ביותר תוך שמירה על השלד פחמן.הפעלת כימיקלים מופעלת, במיוחד עם אלקליס חזק כמו KOH, מחליש את מבנה הפחמן עקב יישומי ההתערבות האגרסיביים כגון סוכר, או טיפול כימי.

(FLT:0) תוכן וטוהר: FLT:1 החומר המינרלי שנותר בפחמן לאחר הפעלה יכול להשפיע על הביצועים שלו ביישומים רגישים (למשל, עיבוד מזון או שימושים רפואיים) הפעלה גופנית אינה מציגה כימיקלים נוספים, כך שהתוכן האפר נקבע בעיקר על ידי המבשר כימיקלים, הפעלה כימית יכולה להשאיר כימיקלים של שאריות, אשר חייב להיות מוסר על ידי שטיפת חומצה וזרימת מים.

(FLT:0Surface pH וקבוצות פונקציונליות:FearLT:1) שיטת ההפעלה משפיעה על נוכחות של קבוצות משטח המכיל חמצן המכילות חמצן (C-O, C=O, –COOH, –OH) והנקודת האופטית של פחמן המופעלת כימית לעיתים קרובות יש משטח מחומצן יותר, המוביל לקיבולת pH נמוכה יותר ומשפרת של שינוי גופני.

ביצועים ביישומים תעשייתיים מרכזיים

מים וטיפול במים

שתייה עירונית של טיהור מים וטיפול יעיל תעשייתי מסתמכים במידה רבה על פחמן מופעל כדי להסיר contaminants אורגני, טעם ותרכובות ריח, ומיקרו-פוללוטנטים כגון חומרי הדברה ותרופות. הן פעילות גופנית וכימיקלית משמשים, אבל הבחירה תלויה בתרכובות פחמן (למשל, הסרת חומצות לחות גדולות וגוף צבע ממשטח מים עם שיעור משמעותי של צינורות כגון נוזל פחמן-פחמן, לעתים קרובות, כגון נוזל פחמן-פחמן, על ידי חומרים כימיים קטנים).

אוויר וגז פורה

מופעל פחמן עבור יישומים גז-phase - כגון הסרת תרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs) ממצה תעשייתית, סינון אוויר תא, וייבוש גז טבעי - דורש נפח מיקרופור גבוה משטח הידרופובי.פעילות גופנית עם קיטור היא השיטה הדומיננטית עבור יישומים אלה כי זה מייצר פחמן נקי, חזק עם רמה גבוהה של microporosity ותוכן נמוך.

עיבוד מזון ו Beverage

בגוון סוכר, שמן אכילה, וטיהור אלכוהולי, פחמן מופעל חייב להיות מוגזם גבוה לספוג גופי צבע, חייב להיות חופשי של contaminants כי יכול להיצמד לתוך המוצר. חומצה פיזרנית - פחמן מופעל פחמן מברזל מעץ משמשים נרחב כי הם מספקים את המבנה הנקבובי הדרוש ואת צעדי חומצה להבטיח רמה גבוהה של טוהר פיזי מופעלים גם עבור פחמן מופעלים פחמן מפחמי פחמן מופעלים.

תרופות ויישומים רפואיים

פחמן מופעל עבור טיהור תרופות, פיזור דם, וטיפול רעל דורש טוהר יוצא דופן ופודוזיות מבוקרת.הרוקפופיה האירופית ו USP מציבים מגבלות מחמירות על מתכות כבדות ותוכןsh. פחמן מופעל כימית יכול לעמוד בסטנדרטים אלה רק אם תהליך הכביסה הוא יסודי להפליא. פחמן מופעל פיזית מופעלת באופן יוצא דופן הם לעתים קרובות מועדפים בצורות מינון אוראלי כי יש להם היסטוריה ארוכה של שימוש בטוח ועקבי.

אחסון אנרגיה: Supercapacitors ו- Batteries

הביקוש לפחמי פחמן גבוהים עבור supercapacitor אלקטרודות הוביל עניין משמעותי פחמן COH-activated. שטח פני השטח אולטרה גבוה וחלוקה בגודל pore מותאם בין 1-4 nm מאפשר לינה גבוהה ושיעורי טעינה מהירה.הפעלה פיזית רק לעתים רחוקות משיגה את השטח הנדרש עבור יישומים מתקדמים אלה.

בחירת הפחם הנכון: מדריך מעשי

מהנדסים וקונים צריכים להעריך פחמן מופעל בהתבסס על דרישות ספציפיות של תהליך שלהם, לא רק על ערכי שטח פני השטח.השיקולים הבאים יכולים לעזור לצמצם את הבחירה:

• גודלו של LT:0 (Adsorbate size: FLT:1 for Smallמולקולות (למשל, chlorine, benzene, methane), פחמן מיקרו- ⁇ מהפעלה כימית או הפעלה CO2 יעיל. עבור מולקולות גדולות יותר (למשל, צבעים, חומוס, כיסים, mycotoxins), פחמן עם נפח mesopore משמעותי (הפעלה או הפעלה זרחן) הוא צורך הפעלה חומציות.
• (FLT:0)Phase של מודעות: FLT:1 , יישומי Gas-phase בדרך כלל דורשים פחמן הידרופובי, שאינו מטופל באופן כימי עם כוח מכני גבוה.
• (FLT:0) סיכון ונטילת סיכונים: ההרחבה 1 (מזון, תרופות ושתייה) דורש פחמן עם פחמן מופעל מינימלי או פחמן מופעל באופן פיזיקלי או פחמן מופעל היטב, מוסמך לסטנדרטים כגון NSF /ANSI 61 או USP צריך להיות מוגדר.
• הפוטנציאל של הדור הבא:0 (FLT:1) פחמן מופעל פיזית נוטה לעמוד בהתחדשות תרמית מרובים טוב יותר בגלל ממטריקס פחמן חזק יותר שלהם, אשר חשוב עבור מערכות מודעות בקנה מידה גדול בתעשייה.

יש לקבל נתונים מפורטים של ביצועים מספקים, כולל התפלגות בגודל pore שלם, isotherms for the goal contaminant, ו- אצווה-to-batch סטטיסטיקות עקביות.

מסקנה

שיטת ההפעלה המשמשת לייצור פחמן פעיל היא הגורם החשוב ביותר לשלוט איכות וביצועים שלה.הפעלה גופנית עם אדים או CO2 מציעה מוצר חזק, תכליתי עם כוח גבוה ומבנה טונהפול, מה שהופך אותו תקן התעשייה עבור מהנדסים רבים גזים ויישומים נוזליים גבוהים יותר, הפעלה כימית מופעלת, במיוחד עם חומצה זרחנית או אשלגן תחמוצת, מספק אמצעי להשגת תחומים גבוהים מאוד נושאת תכונות מיוחדות עבור תרופות דורשות אבטחה יעילה כמו אמצעי אבטחה יעילה.